Υπάρχουν πολλές λειτουργίες του μεσαίου εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος, του κινητικού ελέγχου και των κύκλων ύπνου. Επιπλέον, ο μεσαίος εγκέφαλος επηρεάζει την ακοή, την όραση και τη διέγερση. Αυτή η ζωτική περιοχή είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο όλων των αποκρίσεων που σχετίζονται με τις αισθητηριακές πληροφορίες και τη ρύθμιση των ενεργειών του σώματος σε αυτές τις απαντήσεις. Για παράδειγμα, εάν το χέρι αισθάνεται έντονο πόνο, ο μεσαίος εγκέφαλος λέει στον εγκέφαλο ότι το χέρι πρέπει να τραβηχτεί προς τα πίσω.
Η περιοχή του μεσαίου εγκεφάλου είναι μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος. Βρίσκεται κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου, κάτω από τον εγκεφαλικό φλοιό και πάνω από την περιοχή του οπίσθιου εγκεφάλου. Αυτή η περιοχή ενώνει τον νωτιαίο μυελό και τον εγκέφαλο μαζί και συνήθως αναφέρεται ως μέρος του εγκεφαλικού στελέχους κυρίως λόγω της θέσης του.
Οι λειτουργίες του μεσαίου εγκεφάλου επιτυγχάνονται μέσω του εγκεφαλικού φλοιού, της παρεγκεφαλίδας και της ουσίας ουράς. Η είσοδος συλλέγεται από το περιβάλλον και αποστέλλεται στον εγκεφαλικό φλοιό. Η ουσία ουσία χρησιμοποιεί εισροές που αποστέλλονται από τον εγκεφαλικό φλοιό για να ρυθμίσει τις εκούσιες κινήσεις και τις διαθέσεις. Ένα μονοπάτι, που ονομάζεται ρουβροσπονδυλική οδός, τρέχει από την παρεγκεφαλίδα προς τα κάτω κινητικά κέντρα του εγκεφάλου και στέλνει είσοδο ως διαδρομή για σήματα εθελοντικής κίνησης.
Λόγω των λειτουργιών του μεσαίου εγκεφάλου, ταξινομείται ως η πιο προηγμένη από τις περιοχές του εγκεφάλου. Ο ίδιος ο μεσαίος εγκέφαλος, γνωστός και ως μεσεγκεφάλων, χωρίζεται σε υπο-τμήματα. Σχηματίζοντας μια ραχιαία κάλυψη του μεσαίου εγκεφάλου, το tectum ρυθμίζει ακουστικά και οπτικά ερεθίσματα και αποκρίσεις. Ένα κάτω τμήμα, που ονομάζεται tegmentum, χειρίζεται τον κινητικό έλεγχο, την επίγνωση και τις αυτόνομες αποκρίσεις. Ένα άλλο τμήμα, επίσης μέρος των βασικών γαγγλίων, είναι η ουσία ουσία που ελέγχει και ρυθμίζει την παραγωγή ντοπαμίνης και την είσοδο και έξοδο των βασικών γαγγλίων.
Υπάρχουν τέσσερα τμήματα του τεκτύλου, γνωστά ως τα τετράγωνα σώματα. Αυτές οι διαιρέσεις ονομάζονται κολλίκου και είναι οι κύριες ενότητες που ελέγχουν τις αισθητηριακές πληροφορίες. Δύο κατώτεροι κολλικοί χειρίζονται τις ακουστικές πληροφορίες και βρίσκονται κάτω από τους ανώτερους κολικούς. Τα δύο ανώτερα κολίκια χειρίζονται τις οπτικές πληροφορίες και μπορούν να βρεθούν κάτω από τον θάλαμο. Μαζί, αυτά τα τέσσερα τμήματα παρέχουν συλλογικές λειτουργίες του μεσαίου εγκεφάλου.
Επεκτείνοντας από το εγκεφαλικό υδραγωγείο έως την ουσία ουσία, το τεμάχιο περιέχει ένα κρίσιμο μέρος που ονομάζεται κόκκινος πυρήνας. Αυτό το συγκεκριμένο μέρος ρυθμίζει τον συντονισμό των κινήσεων, τόσο απλών όσο και πολύπλοκων. Το οφθαλμοκινητικό νεύρο που υπάρχει σε αυτήν την περιοχή είναι υπεύθυνο για τις κινήσεις των ματιών και τη στένωση των κόρηδων.